Buizenversterkers
De klassieke push pull versterker
Push pull

De werkingscurves zijn de transfertfunctie van de eindtrap. Een stuurspanning wordt omgezet in een stroom.
-

-

Op een vorige pagina hebben we voor- en nadelen van de push pull versterker uitgelegd, samen met skoopbeelden die de geleidelijke overgang van de werkingsclasse A (bij zwakke signalen) naar ene werkingsclasse AB (sterke signalen) tonen. Hier wordt dit theoretisch gedemonstreerd met werkingscurves.

Ug1/Ia curves

Deze curves tonen aan dat een balansversterker betere eigenschappen heeft dan een single ended versterker.

Het eerste beeld toont de werking van een single ended versterker (met één enkele vermogensbuis). Het werkpunt wordt gekozen zodat die in het midden van het meest lineaire deel van de Ug/Ia curve ligt. Bij een verandering van de spanning op de ingang heeft men een proportionele verandering van de uitgangsstroom.

De roostervoorspanning in rust bedraagt bijvoorbeeld -5V en de sweep op de ingang kan van -10 tot 0V gaan voor een anodestroom van 20 à 60mA. Bij een lagere stroom werkt de buis niet meer lineair en aan de andere kant mag het stuurrooster normaal nooit positief worden. Het werkingsgebied van de eindtrap is dus beperkt, met een ingangsspanning van -10V tot 0V en een anodestroom van 20 tot 60mA.

Het tweede beeld toont de werking van een push pull schakeling, waarbij de stroom van de tweede buis (onderste deel) opgeteld wordt bij de stroom van de eerste buis.

Het werkpunt werd naar het punt A verplaatst met een roostervoorspanning van -10V. De ruststroom door beide buizen is ongeveer gelijk aan de ruststroom van een buis in een single ended versterker (40mA). [de spanningen en stromen worden hier enkel ter illustratie gegeven en zijn niet gekoppeld aan een bepaalde buis]

    We merken dat de spanningszwaai dubbel zo groot geworden is, namelijk van -20V tot 0V voor beide buizen. De versterker kan sterker uitgestuurd worden en zal ook een grotere stroomverandering geven, een stroom van 3 à 60mA per buis.

De cut off van de bovenste buis staat wat links van het linkse punt "0" (overeenkomend met een stuurroosterspanning van 0V op de onderste buis). Beide buizen blijven dus altijd in geleiding: de versterker werkt in classe A1 (A: buis blijft in geleiding, 1: roosterspanning wordt niet positief).

    Het kromme deel van de caracteristiek wordt gecompenseerd door het kromme deel van de andere buis waardoor de totale curve (cyan) meer rechtlijnig wordt: de versterker is meer lineair dan een single ended versterker en laat een groter ingangssignaal toe. De even harmonischen, onvermijdelijk bij een single ended versterker die maximaal uitgestuurd wordt worden hier onderdrukt.

    Om een hoger vermogen te halen werken bepaalde versterkers in classe A2 (of AB2, zie verder), dus met een sterkere ingangsspanning waardoor het stuurrooster positief kan worden. Het aantal buizen die met een positieve stuurrooster mogen werken is beperkt, want de beschermende electronenwolk in de buurt van de cathode is verdwenen en de cathode wordt sterker door ionen gebombardeerd. Er is een aangepaste stuurschakeling nodig om het rooster positief aan te sturen.

Het beste werkpunt van de eindtrappen kan verschillend zijn naargelang de gebruikte buizen (3° beeld). Beam tetrodes (straalbundel tetrodes) hebben een meer rechtlijnige curve vanaf een lagere anodestroom (meer negatieve stuurspanning). Deze buizen kunnen met een meer negatieve roostervoorspanning gebruikt worden.

Omdat de rustspanning meer negatief kan zijn, heeft men een hogere sweep vooraleer het rooster positief wordt. De verandering in anodestroom kan ook groter worden. De anodestroom kan nul worden als de versterker op een hoger vermogen werkt. De versterker werkt dus in classe AB1 in plaats van A1.

Omdat de ruststroom lager is heeft de versterker een hoger rendement: die is maximaal 50% voor een versterker die in classe A werkt en 75% voor een versterker die in classe AB werkt. De ruststroom in ons voorbeeld bedraagt 10mA en kan stijgen tot 80mA.

Maar een versterker met stralenbundel tetrodes heeft niet enkel voordelen: bij de optelling van de anodestromen komt men niet tot een rechte lijn, de curve is meer krom aan de uiteinden (bij een sterke uitsturing). Versterkers met beam tetrodes hebben een lagere vervorming bij laag en gemiddeld vermogen, maar de vervorming is veel hoger als de versterker op hoog vermogen werkt. Dit is de reden waarom beam tetrodes (6V6, 6L6, KT77, PL504, PL508, EL509,...) de klassieke pentodes (EL84, EL34) niet verdrongen hebben.

    Ook de versterker met beam tetrodes kan in classe AB2 werken met een stuurroosterspanning die kortstondig positief kan worden. Dergelijke versterkers werden gebruikt voor public address toepassingen gebruikt, waar een hoog vermogen nodig is (en waarbij een lage vervorming minder belangrijk is). Bepaalde beam tetrodes die voor de lijnafbuiging van beeldbuistelevisies gebruikt werden kunnen in classe AB2 gebruikt worden wegens de brede cathode.

Publicités - Reklame

-